Chipentwicklung fu127 ur Pixel - Prof. Dr. Norbert Wermes ...

54 5. 3-Transistor-Ladungspumpe
Ladung [fC]
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
3-Transistor-Ladungspumpe (Messung)
V g1 = 700mV; V OUT = 2400mV; Pumpfrequenz 2.5MHz
Messung (102.49 ± 0.03) fC/V
-25
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
V g2 [mV]
Abbildung 5.5: Ladungsmessung mit konstanter Vg1-Spannung. Die rote
Kurve zeigt die Ableitung der Messdaten.
des Herstellungsprozesses [2]. Für die gezeichnete Kapazität C wurde mit
einer Kapazität im Bereich von 91fF{111fF gerechnet. Das Messergebnis
liegt hiernach also an der niedrigeren Grenze des Toleranzbereichs. Um
den Einfluss des Bulkeffekts zu bestimmen (Formel 5.4), wurde neben einer
linearen Anpassung der Form y = A + Bx noch eine Anpassung mit
y = A + Bx + C p x durchgeführt. Diese Funktion beschreibt die Messdaten
wesentlich besser als eine lineare oder quadratische Anpassung. Abbildung
5.6 zeigt die Abweichung der Messdaten von den beiden Funktionen.
Bei konstanter Vg2-Spannung und variabler Vg1-Spannung zeigt die Ladungspumpe
grö ere Abweichungen von einem linearen Verhalten (Abbildung 5.5).
In diesem Fall muss der Bulkeffekt beider n-Kanal Transistoren berücksichtigt
werden. In obigem Fall, bei Variation von Vg2, kann der Bulkeffekt von MN1
für die Messung ignoriert werden.
5.2.2 Frequenzverhalten
Die Abhängigkeit der Ladung von der Pumpfrequenz wurde im Bereich von
500Hz{12MHz gemessen bei sonst konstanten Parametern gemessen. Der
gemessene Pumpstrom liegt dabei im Bereich von 15pA{840nA. Die Messergebnisse
in Abbildung 5.8 zeigen, dass die gepumpte Ladung weitgehend
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Ladungszunahme pro 100mV V g2 in 1000e -